氣象觀測(cè)儀器主要分為地面氣象觀測(cè)儀器和高空氣象探測(cè)儀器兩大類，涵蓋自動(dòng)氣象站、能見(jiàn)度儀、降水傳感器、日照傳感器、蒸發(fā)觀測(cè)儀、雪深觀測(cè)儀、雷電定位系統(tǒng)、高空氣象探測(cè)雷達(dá)等多種設(shè)備，不同儀器監(jiān)測(cè)的氣象要素各異，觀測(cè)站根據(jù)實(shí)際需求配置不同類型儀器。

氣象觀測(cè)儀器是用于氣象預(yù)報(bào)、氣象監(jiān)測(cè)等氣象服務(wù)領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，按照觀測(cè)平臺(tái)的不同，主要分為地面氣象觀測(cè)儀器和高空氣象探測(cè)儀器兩大類。這兩類儀器共同構(gòu)成了完整的大氣探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)從地面到高空的氣象要素連續(xù)監(jiān)測(cè)。

地面氣象觀測(cè)儀器是氣象站日常運(yùn)行的核心設(shè)備，用于測(cè)量近地面層的氣象要素。自動(dòng)氣象站作為地面觀測(cè)的基礎(chǔ)平臺(tái)，通常配備多種傳感器：氣溫測(cè)量采用鉑電阻溫度傳感器或白金絲電阻溫度表，利用金屬電阻隨溫度變化的特性實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；濕度測(cè)量多使用濕敏電容濕度傳感器或毛發(fā)濕度計(jì)，通過(guò)感濕材料吸附水汽引起的電容量或長(zhǎng)度變化測(cè)定相對(duì)濕度；氣壓觀測(cè)采用電容式壓力傳感器或硅膜盒式傳感器，利用膜片變形導(dǎo)致的電容變化換算氣壓值。風(fēng)的觀測(cè)通常使用風(fēng)杯風(fēng)速傳感器和風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)速率與風(fēng)速成正比，風(fēng)向標(biāo)尖端指向即風(fēng)向。

降水相關(guān)觀測(cè)設(shè)備種類較多。翻斗式雨量計(jì)是測(cè)量降雨量的常規(guī)儀器，通過(guò)翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)累計(jì)降雨量。降水天氣現(xiàn)象儀采用光學(xué)原理，利用激光發(fā)射器和接收器，當(dāng)降水粒子穿過(guò)采樣區(qū)時(shí)，根據(jù)光強(qiáng)變化計(jì)算粒子尺寸和下落速度，從而判別雨、雪、毛毛雨、冰雹等降水類型。能見(jiàn)度觀測(cè)主要使用前向散射能見(jiàn)度儀和透射式能見(jiàn)度儀，前者通過(guò)測(cè)量大氣前向散射光強(qiáng)度估算消光系數(shù)，后者直接測(cè)量水平空氣柱的平均消光系數(shù)。激光云高儀和微脈沖激光雷達(dá)用于云的觀測(cè)，通過(guò)測(cè)量激光發(fā)射與接收的時(shí)間差計(jì)算云底高度。閃電定位儀利用閃電輻射的電磁場(chǎng)特性遙測(cè)放電參數(shù)，記錄雷電發(fā)生時(shí)間、位置、強(qiáng)度和極性。日照傳感器采用光電式數(shù)字日照計(jì)，自動(dòng)記錄日照時(shí)數(shù)。蒸發(fā)觀測(cè)儀和雪深觀測(cè)儀分別用于水面蒸發(fā)量和積雪深度的測(cè)量。

高空氣象探測(cè)儀器用于獲取地面以上各高度層的氣象資料。探空氣球攜帶數(shù)字化探空儀升空，實(shí)時(shí)測(cè)量溫度、濕度、氣壓，并通過(guò)GPS或?qū)Ш较到y(tǒng)測(cè)風(fēng)獲得風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)。高空氣象探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)跟蹤探空氣球，接收并處理探測(cè)數(shù)據(jù)。氣象火箭探測(cè)高度可達(dá)30至80公里，用于中高層大氣的溫度、密度、氣壓和風(fēng)場(chǎng)測(cè)量。氣象飛機(jī)除攜帶常規(guī)觀測(cè)儀器外，還安裝氣象雷達(dá)和大氣物理采樣設(shè)備，用于云物理和強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)研究。風(fēng)廓線雷達(dá)通過(guò)發(fā)射電磁波并接收大氣湍流回波，連續(xù)探測(cè)高空風(fēng)場(chǎng)垂直分布。各類高空氣象探測(cè)手段相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)從邊界層到平流層的大氣立體監(jiān)測(cè)。

不同氣象觀測(cè)儀器的配置取決于觀測(cè)站的功能定位和業(yè)務(wù)需求。基準(zhǔn)氣候站通常配備完整的觀測(cè)儀器組合，包括自動(dòng)氣象站、能見(jiàn)度儀、降水現(xiàn)象儀、輻射傳感器、雷電定位系統(tǒng)等。農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站增加土壤水分、土壤溫度、葉面濕度和光合有效輻射等傳感器，用于農(nóng)田小氣候和作物生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)。交通氣象站則側(cè)重于能見(jiàn)度、路面結(jié)冰、積雪等影響交通安全的要素監(jiān)測(cè)。隨著氣象觀測(cè)技術(shù)發(fā)展，自動(dòng)化、遙感和多傳感器集成成為主要趨勢(shì)，天氣現(xiàn)象綜合觀測(cè)儀將散射能見(jiàn)度儀、降水檢測(cè)系統(tǒng)和溫濕風(fēng)傳感器集于一體，通過(guò)多變量邏輯分析自動(dòng)判定天氣現(xiàn)象。